ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ.
Структура и топология прибора
 |
Примесный профиль
 |
Распределение акцепторов в базе имеет вид:
. (2.27)
В точке 
: 
. Отсюда:
= 
= 0,278 мкм.
Распределение доноров в эмиттере имеет вид:
. (2.28)
В точке 
: 
, т.е.
. Отсюда:
= 
0,127 мкм
Построить в полулогарифмическом масштабе результирующий примесный профиль.
.
Эмиттер: Из (2.27), (2.28):
. (2.29)
База: Из (2.27), (2.28):
. (2.30)
Эффективная концентрация примеси в эмиттере:
. Для фосфора 
см-3.
Показать эту функцию на рис. 3 (почти во всем эмиттере 
).
Градиенты концентрации результирующей примеси в плоскостях технологических переходов составляют:
= 6,43.1023 +1,25.1023 = — 5,18.1023 см-4.
=
= 
= 1,42.1022 см-4.
2.3.3. Расчет р-п переходов, толщины слоев и граничных концентраций примеси
Обычно р-п переходы в интегральных транзисторах близки к линейным.
В эмиттерном переходе:
; (2.31) 
, (2.32)
— контактная разность потенциалов, 
— равновесная ширина перехода.
Уравнения (2.31) и (2.32) решаются методом итераций:
0,98 В; 
0,054 мкм.
В коллекторном переходе:
, (2.33) 
, (2.34)
Уравнения (2.33) и (2.34) решаются методом итераций:
0,85 В; 
0,17 мкм.
В заданном режиме: 
0,03 мкм; 
0,25 мкм.
Границы р-п переходов и граничные концентрации примеси в рабочем режиме (отметить на рис. 3):
= 6,2.1017 см-3.
= 3,83.1017 см-3.
Среднюю концентрацию примеси в базе можно определить из рис. 3, разбив базу на n равных частей (n = 3...4). 
4×1017 см-3.
Толщина базы: 
= 0,16 мкм.
Толщина эмиттера: 
= 0,25 - 0,015 = 0,24 мкм.
2.3.4. Расчет барьерных емкостей р-п переходов
= 
3,6.10-7 Ф/см2. 
= 
4,4.10-8 Ф/см2.
= 3,6×10-7´1,6×10-7 = 58 фФ. 
= 6,5×10-8´6,0×10-7 = 39 фФ.
Расчет коэффициента передачи эмиттерного тока.
. (2.35)
Расчет эффективности эмиттера.
Эффективность эмиттера определяется соотношением:
. (2.36)
Число Гуммеля в базе: 
.
. 
, где 
4.1017 см-3.
Зависимость 
описывается соотношением:
1300 см2/В×с, 
85 см2/В×с, 
= 3×1015 см-3, 
= 1019 см-3, l = 0,115.
= 570 см2/В×с.
0,026 ´ 570 = 15 см2/с;
4,3×1011 см-4 с.
Эффективное число Гуммеля в эмиттере: 
.
. 
.
Зависимость 
описывается соотношением:
где 
50 см2/В×с, 
=1019 см-3. Во всем эмиттере 
. Поэтому
50 см2/В×с; 
0,026 ´ 50 = 1,3 см2/с.
8.1013 см-4 с.
, поэтому из (2.36): 
= 1- 5,4.10-3= 0,9946.
Расчет коэффициента переноса.
Коэффициент переноса определяется соотношением:
. (2.37)
Для бездрейфового транзистора время пролета электронов через базу
8,5 пс.
С учетом дрейфа:
, (2.38)
где фактор поля в базе 
(ускоряющее поле).
Из (2.38): T 
7,3 пс << 
.
Из (11): 
.
Из (9):
=
= 1 — 5,44.10-3 = 0,9946.
Расчет коэффициента усиления базового тока.
= 184.
Расчет диффузионной емкости эмиттерного перехода.
, (2.39)
где дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:
.
= 260 Ом.
Из (2.39): 
28 фФ.
Сводка промежуточных результатов
| № | Параметр | Значение |
| Диффузионная длина примеси в базе | Lb = 0,278 мкм | |
| Диффузионная длина примеси в эмиттере | Le = 0,127 мкм | |
| Градиент концентрации примеси в переходе Э-Б |  = 5,18.1023 см-4
| |
| Градиент концентрации примеси в переходе К-Б |  = 1,42.1022 см-4
| |
| Контактная разность потенциалов перехода Э-Б |  0,98 В
| |
| Контактная разность потенциалов перехода К-Б |  0,85 В
| |
| Равновесная ширина перехода Э-Б |  0,054 мкм
| |
| Ширина перехода Э-Б в рабочем режиме |  0,03 мкм
| |
| Равновесная ширина перехода К-Б | 0,17 мкм
| |
| Ширина перехода К-Б в рабочем режиме |  0,25 мкм
| |
| Концентрация примеси в базе на границе с переходом Э-Б |  6,2.1017 см-3
| |
| Концентрация примеси в базе на границе с переходом К-Б |  3,83.1017 см-3
| |
| Толщина базы |  = 0,16 мк
| |
Толщина эмиттера  = 0,24 мкм
| = 0,24 мкм
| |
| Средняя концентрация примеси в базе |  4.1017 см-3
| |
| Среднее значение коэффициента диффузии электронов в базе |  15 см2/с
| |
| Число Гуммеля в базе |  4,3×1011 см-4×с
| |
| Эффективная концентрация примеси в эмиттере |  см-3
| |
| Среднее значение коэффициента диффузии дырок в эмиттере |  1,3 см2/с
| |
| Эффективное число Гуммеля в эмиттере |  8×1013 см-4с
| |
| Среднее время диффузии электронов через базу |  пс
| |
| Эффективность эмиттера |  =0,9946
| |
| Фактор поля в базе | 
| |
| Среднее время пролета электронов через базу |  = 7,3 пс
| |
| Дифференциальное сопротивление перехода Э-Б |  260 Ом
| |
| Коэффициент переноса |  0,9999635
| |
2.3.9. Сводка конечных результатов
| № | Параметр | Результат |
| Топологический чертеж транзисторной структуры | Рис. | |
| Малосигнальная эквивалентная схема | Рис. | |
| Коэффициент передачи эмиттерного тока | 
| |
| Коэффициент усиления базового тока |  184
| |
| Барьерная емкость перехода ЭБ в рабочем режиме |  = 58 фФ
| |
| Барьерная емкость перехода КБ в рабочем режиме |  = 39 ф
| |
| Диффузионная емкость эмиттерного перехода |  = 28 фФ
| |
| Маршрутная карта изготовления транзистора | Табл. 1 |